中和轨温与预留轨缝的路基上无缝线路的设计书

中和轨温及预留轨缝的路基上无缝线路的设计方案

一、基本容

1）收集资料，综合分析。

通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。

2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。

3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。

4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。

中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。

二、基本要求

●对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来；

●有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并

将源程序及计算结果附在课程设计书中。

●独立完成，有自己的特色；

●设计时间1周。

●设计书容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、

设计总结（设计方案的评述、收获及建议）、参考文献。

●课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时

要求字迹工整、书面整洁。

三、设计思路

无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：

图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（max,min T T ）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。

因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。

主要计算如下：

1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）

强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力[σ]：

[]d t f σσσσ++≤

式中：d σ——钢轨动弯应力（Mpa ），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；

t σ——钢轨温度应力（Mpa ）；

f σ——钢轨附加应力（Mpa ），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。

本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取10f Mpa σ=；

[]σ——钢轨允许应力。

因此允许的降温幅度[]d t ∆可由下式计算

[][]d f

d t E σσσα

--∆=

（4-）

式中：d σ——钢轨动弯应力（Mpa ），取拉应力计算值。 2、据稳定性条件确定允许的升温幅度

根据稳定性计算求得的允许温度压力[]P 后，可计算出允许的升温幅度[]c t ∆：

[]2[]2f c P P t EF α

-∆=

（4-）

式中：f P —— 附加压力，本设计可取为零（N ）。

[]P ——轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”[教材

和参考文献1]。

2、 中和轨温确定

根据图，中和轨温e t 计算如下：

max min [][]

22

d c

e k T T t t t t +∆-∆=

+±∆

四、设计参数（自己选取、组合）

主要技术指标：

每个学生取家庭所在地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。

1、轨道条件

钢轨：60kg/m ，屈服强度457s Mpa σ=，钢轨断面对水平轴的惯性矩43217x I cm =；

轨枕：III 型混凝土枕，1667根/km ，轨枕间距60a cm =；

道床：道碴为一级道碴，面碴厚25cm，底碴厚20cm。

路基填料：沙粘土；

钢轨支座刚度D：检算钢轨D=301000（N/cm）；

检算轨下基础D=720000（N/cm）

曲线最小半径R的区段(曲线半径R取笔画总和乘以20+400)

营条件

机车：东风11燃机车，Vmax=160km/h，（学号最后是单号的）

机车：SS4燃机车，Vmax=100km/h，（学号最后是双号的）

轮重和轴距请查阅相关文献。

其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。

主要参考文献：

1、教材

2、《铁路轨道》谷爱军主编中国铁道

3、《铁路无缝线路》广钟岩等，中国铁道。

4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学。

计算相关的其他问题

附加速度系数

混凝土枕线路的初始弯曲

我国常用机车类型的计算参数

当V ≤120km/h 时：

0(1)d M f M αβ=++⋅

当120km/h ＜V ≤160km/h 时：

10[(1)(1)]d M f M ααβ=+++⋅⋅

当160km/h ＜V ≤200km/h 时：

120[(1)(1)(1)]d M f M αααβ=++++⋅⋅

路基上无缝线路课程设计（说明书）

——中和轨温和预留轨缝的设计

一、设计任务

轨温（railtemperature）指钢轨的温度。钢轨温度与气温不同。影响轨温的因素相多，它与气候变化、风力大小、日照强度、钢轨所处地段和测量部位有关。根据长期大量的测量结果，最高轨温一般要比当地最高气温高20摄氏度左右，最低轨温与当地最低气温大致相同。无缝线路的钢轨温度力大小和分布与轨温变化幅度有直接的关系，而它又是影响无缝线路的强度和稳定性的主要因素，所以钢轨的温度变化幅度就成为无缝线路设计、铺设和维修养护的重要资料。在无缝线路设计时，一般取当地历年最高气温＋20C作为当地最高轨温，当地历年最低气温作为最低轨温。在工作中还经常使用的钢轨温度名词还有中间轨温、锁定轨温、设计锁定轨温围。

锁定轨温在无缝线路设计时按照强度和稳定条件并考虑施工、养护、管理等因素来选择一个铺设长轨的轨温围，叫做设计锁定轨温围。在设计锁定轨温围上紧钢轨接头扣件和拧紧中间扣件，把钢轨锁定，此时的轨温叫做锁定轨温。锁定轨温下，钢轨温度力为零。这样可以保证焊接长钢轨在最低轨温时各种应力共同作用下不破坏，在最高轨温时线路不胀轨跑道，使线路能正常运行。这个锁定轨温非常重要，它是管理和维修保养无缝线路的依据。如果不在设计锁定轨温围进行铺轨，则必须按照设计要求进行调整钢轨力或放散温度力后重新锁定。

因此锁定轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《轨道工程》这门课的主要理论。该设计的任务是通过实际设计，更深入地掌握《轨道工程》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论），通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。

1）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。

2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。

3）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。

4）通过计算，确定长轨条与标准轨之间预留轨缝值

5）通过计算，确定标准轨与标准轨之间预留轨缝值

重点、难点：